説明

高靱性逐次2軸延伸光学フィルム及びその製造方法

【課題】 耐熱性、力学特性、光学特性に優れ、特にフィルム面内の任意の方向の靱性(伸び)に優れる負の複屈折性を示す高靱性逐次2軸延伸光学フィルム及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 α−オレフィン残基単位:N−フェニル置換マレイミド残基単位=49:51〜35:65(モル比)、重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)15〜75重量%、及び重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)85〜30重量%からなる逐次2軸延伸フィルムであって、それぞれの延伸方向に平行な方向での引張破断伸びが5%以上である高靱性逐次2軸延伸光学フィルム及びその製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、耐熱性、力学特性、光学特性に優れる光学フィルムに関するものであり、特にフィルム面内の任意の方向の靱性(伸び)に優れ、負の複屈折性を示す高靱性逐次2軸延伸光学フィルム及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、ブラウン管型テレビモニターに代わる薄型液晶表示素子や、エレクトロルミネッセンス素子などが開発され、光学異方性を制御したフィルム材料が要求されている。透明樹脂材料は光学フィルムとして軽量性、生産性及びコストの面から多用される状況にある。
【0003】
従来、透明樹脂材料の光学異方性を発現させる方法として、フィルムの延伸配向が行われている。この延伸配向によれば、ポリメチルメタクリレート(以下、PMMAと称する。)やポリスチレン(以下、PSと称する。)よりなるフィルムは負の複屈折性を示し、ポリカーボネート(以下、PCと称する。)や非晶性の環状ポリオレフィン(以下、APOと称する。)よりなるフィルムは正の複屈折性を示すことが知られている。
【0004】
しかしながら、PMMAやPSはガラス転移温度(以下、Tgと称する。)が100℃付近にあり、耐熱性が不十分なこと、脆いことなどから用途に制限を受けていた。一方、PCやAPOなどはTgが140℃程度であり、耐熱性や力学特性に優れるものではあるが正の複屈折性を示す材料であり、光学フィルムとしては、専ら正の複屈折性を示す樹脂材料を用いて製造されているのが現状である。
【0005】
また、マレイミド系共重合体として、フェニルマレイミド残基とα−オレフィン残基からなる共重合体は、スチレン残基とアクリロニトリル残基からなる共重合体とのブレンドにおいて、特定の割合範囲内で熱力学的に混和性を示すことが知られている(例えば特許文献1参照。)。
【0006】
そのような現状に対し、N−フェニル置換マレイミド−オレフィン共重合体30〜95重量%及びアクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=20:80〜35:65(重量比)からなるアクリロニトリル−スチレン系共重合体70〜5重量%よりなる負の複屈折性を示す光学フィルム用樹脂組成物及び該組成物よりなる光学フィルムの提案を行った(例えば特許文献2参照。)。
【0007】
また、N−フェニル置換マレイミド−オレフィン共重合体20〜85重量%及びアクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=36:64〜50:50(重量比)からなるアクリロニトリル−スチレン系共重合体80〜15重量%よりなる負の複屈折性を示す光学フィルム用樹脂組成物及び該組成物よりなる高靱性光学フィルムの提案を行った(例えば特許文献3参照。)。
【0008】
そして、位相差板を偏光板とガラス基板の間に挟持し、耐久性試験を行なう際に、位相差板の強度が不足した場合、位相差板に割れが発生する問題が指摘されている(例えば特許文献4参照。)。
【0009】
【特許文献1】米国特許第4605700号公報
【特許文献2】特開2004−315788号公報
【特許文献3】特開2006−257339号公報
【特許文献4】特開2006−235613号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
特許文献2において提案を行った樹脂組成物及び光学フィルムは、耐熱性、力学特性などに優れ、特に負の複屈折性という特異な光学特性を有するものであったが、実用面の製品安定性という点においては、まだ靱性(脆さ)、特に伸びに課題を有するものであることが判明した。
【0011】
また、特許文献3において提案を行った高靱性光学フィルムは、耐熱性、力学特性、特に靱性(伸び)に優れ、負の複屈折性という特異な光学特性を有するものであったが、フィルム面内のある特定方向の伸びに課題を有するものであり、特に特許文献4に記載される如く、LCDの耐久性試験を行なう際に割れることが懸念された。
【0012】
そこで、本発明は、耐熱性、力学特性、特にフィルム面内の任意の方向の靱性(伸び)に優れ、負の複屈折性を示す高靱性光学フィルム及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明者らは、上記課題に関し鋭意検討した結果、α−オレフィン残基単位とN−フェニル置換マレイミド残基単位からなる特定の共重合体及び特定のアクリロニトリル−スチレン系共重合体からなるフィルムを逐次2軸延伸してなる光学フィルムが負の複屈折性を示す高靱性逐次2軸延伸光学フィルムとなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0014】
すなわち、本発明は、下記の式(i)で表されるα−オレフィン残基単位:下記の式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位=49:51〜35:65(モル比)からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)15〜70重量%、及び標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)85〜30重量%からなる逐次2軸延伸フィルムであって、それぞれの延伸方向に平行な方向でASTM D882に準拠して測定したフィルム面内の引張破断伸びがそれぞれ5%以上であることを特徴とする高靱性逐次2軸延伸光学フィルム及びその製造方法に関するものである。
【0015】
【化1】

(ここで、R1、R2、R3はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
【0016】
【化2】

(ここで、R4、R5はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、R6、R7、R8、R9、R10はそれぞれ独立して水素、ハロゲン系元素、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、シアノ基、ニトロ基又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基である。)
以下に本発明に関し、詳細に説明する。
【0017】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、共重合体(a)及びアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)よりなるものである。
【0018】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを構成する共重合体(a)は、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であり、上記の式(i)で示されるα−オレフィン残基単位:上記の式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位=49:51〜35:65(以下、モル比)、特に耐熱性に優れる光学フィルムとなることから好ましくは45:55〜35:65からなるものである。ここで、重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(以下、GPCと称する。)による共重合体(a)の溶出曲線を標準ポリスチレン換算値として測定することができる。そして、共重合体(a)のポリスチレン換算の重量平均分子量が5×10未満、もしくは5×10を越える場合、得られる光学フィルムは脆いものとなる。また、式(i)で示されるα−オレフィン残基単位のモル比が35未満である場合、高分子量の共重合体を得ることが困難であり、その結果得られる光学フィルムは靱性に劣るものとなる。一方、該モル比が49を越える場合、得られる光学フィルムは透明性、靱性に劣る場合がある。
【0019】
共重合体(a)を構成する式(i)で示されるα−オレフィン残基単位におけるR1、R2、R3はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜6のアルキル基であり、炭素数1〜6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−ヘキシル基等を挙げることができる。ここで、R1、R2、R3が炭素数6を越えるアルキル置換基である場合、共重合体のガラス転移温度が著しく低下する、共重合体が結晶性となり透明性を損なうなどの問題がある。そして、式(i)で示されるα−オレフィン残基単位を誘導する具体的な化合物としては、例えばイソブテン、2−メチル−1−ブテン、2−メチル−1−ペンテン、2−メチル−1−ヘキセン、2−メチル−1−ヘプテン、1−イソオクテン、2−メチル−1−オクテン、2−エチル−1−ペンテン、2−メチル−2−ペンテン、2−メチル−2−ヘキセン、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンなどが挙げられ、その中でも1,2−ジ置換オレフィン類に属するα−オレフィンが好ましく、特に耐熱性、透明性、力学特性に優れる共重合体(a)が得られることからイソブテンであることが好ましい。また、α−オレフィン残基単位は1種又は2種以上組み合わされたものでもよく、その比率は特に制限はない。
【0020】
共重合体(a)を構成する式(ii)で示されるN−フェニル置換マレイミド残基単位におけるR4、R5はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−ヘキシル基、n−ヘプチル基、2−ヘプチル基、3−ヘプチル基、n−オクチル基、2−オクチル基、3−オクチル基等を挙げることができる。また、R6、R7、R8、R9、R10はそれぞれ独立して水素、ハロゲン系元素、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、シアノ基、ニトロ基又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、ハロゲン系元素としは、例えばフッ素、臭素、塩素、沃素等を挙げることができ、カルボン酸エステルとしては、例えばメチルカルボン酸エステル、エチルカルボン酸エステル等を挙げることができ、炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−ヘキシル基、n−ヘプチル基、2−ヘプチル基、3−ヘプチル基、n−オクチル基、2−オクチル基、3−オクチル基等を挙げることができる。ここで、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10が炭素数8を越えるアルキル置換基の場合、共重合体のガラス転移温度が著しく低下する、共重合体が結晶性となり透明性を損なうなどの問題がある。
【0021】
そして、式(ii)で示されるN−フェニル置換マレイミド残基単位を誘導する化合物としては、例えばマレイミド化合物のN置換基として無置換フェニル基又は置換フェニル基を導入したマレイミド化合物を挙げることができ、具体的にはN−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(2−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−n−プロピルフェニル)マレイミド、N−(2−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−n−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−s−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−t−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−n−ペンチルフェニル)マレイミド、N−(2−t−ペンチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジメチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジ−n−プロピルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジ−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−メチル,6−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−メチル,6−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N−(2−ブロモフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジクロロフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジブロモフェニル)マレイミド、N−2−ビフェニルマレイミド、N−2−ジフェニルエーテルマレイミド、N−(2−シアノフェニル)マレイミド、N−(2−ニトロフェニル)マレイミド、N−(2,4,6−トリメチルフェニル)マレイミド、N−(2,4−ジメチルフェニル)マレイミド、N−パーブロモフェニルマレイミド、N−(2−メチル,4−ヒドロキシフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジエチル,4−ヒドロキシフェニル)マレイミドなどが挙げられ、その中でもN−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(2−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−n−プロピルフェニル)マレイミド、N−(2−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−n−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−s−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−t−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−n−ペンチルフェニル)マレイミド、N−(2−t−ペンチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジメチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジ−n−プロピルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジ−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−メチル,6−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−メチル,6−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N−(2−ブロモフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジクロロフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジブロモフェニル)マレイミド、N−2−ビフェニルマレイミド、N−2−ジフェニルエーテルマレイミド、N−(2−シアノフェニル)マレイミド、N−(2−ニトロフェニル)マレイミドが好ましく、特に耐熱性、透明性、力学特性にも優れる共重合体(a)が得られることからN−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミドであることが好ましい。また、N−フェニル置換マレイミド残基単位は1種又は2種以上組み合わされたものでもよく、その比率は特に制限はない。
【0022】
該共重合体(a)は、上記した式(i)で示されるα−オレフィン残基単位を誘導する化合物及び式(ii)で示されるN−フェニル置換マレイミド残基単位を誘導する化合物を公知の重合法を利用することにより得ることができる。公知の重合法としては、例えば塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などを挙げることができる。また、別法として、上記した式(i)で示されるα−オレフィン残基単位を誘導する化合物と無水マレイン酸とを共重合することにより得られた共重合体に、さらに例えばアニリン、2〜6位に置換基を導入したアニリンを反応し、脱水閉環イミド化反応を行うことにより得ることもできる。
【0023】
共重合体(a)としては、上記した式(i)で示されるα−オレフィン残基単位及び式(ii)で示されるN−フェニル置換マレイミド残基単位からなる共重合体であり、例えばN−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体、N−フェニルマレイミド−エチレン共重合体、N−フェニルマレイミド−2−メチル−1−ブテン共重合体、N−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン共重合体、N−(2−メチルフェニル)マレイミド−エチレン共重合体、N−(2−メチルフェニル)マレイミド−2−メチル−1−ブテン共重合体、N−(2−エチルフェニル)マレイミド−イソブテン共重合体、N−(2−エチルフェニル)マレイミド−エチレン共重合体、N−(2−エチルフェニル)マレイミド−2−メチル−1−ブテン共重合体等が挙げられ、その中でも特に耐熱性、透明性、力学特性にも優れるものとなることから、N−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体、N−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン共重合体が好ましい。
【0024】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを構成するアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)は、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体であり、また、特に透明性、靱性に優れた光学フィルムが得られることから、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=20:80〜50:50(以下、重量比)であることが好ましく、特に25:75〜40:60であることが好ましい。ここで、重量平均分子量は、GPCによるアクリロニトリル−スチレン共重合体の溶出曲線を標準ポリスチレン換算値として測定することができる。そして、アクリロニトリル−スチレン共重合体(b)のポリスチレン換算の重量平均分子量が5×10未満、もしくは5×10を越える場合、得られる光学フィルムは脆いものとなる。また、本発明に用いられるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)としては、スチレン残基単位の一部又は全部をα−メチルスチレン残基単位としたアクリロニトリル−スチレン共重合体を用いることもできる。
【0025】
本発明に用いられるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)の合成方法としては、公知の重合法が利用でき、例えば塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などにより製造することが可能である。また、市販品として入手したものであってもよい。
【0026】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、共重合体(a)15〜70重量%及びアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)85〜30重量%からなり、特に耐熱性と力学特性のバランスに優れた光学フィルムとなることから共重合体(a)20〜60重量%及びアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)80〜40重量%からなることが好ましい。ここで、共重合体(a)が15重量%未満である場合、得られる光学フィルムの耐熱性が低下する。一方、共重合体(a)が70重量%を越える場合、得られる光学フィルムは非常に脆いものとなり、力学特性の低いものとなる。
【0027】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、それぞれの延伸方向に平行な方向でASTM D882に準拠して測定したフィルム面内の引張破断伸びがそれぞれ5%以上のものであり、特に5.5%以上のものであることが好ましい。ここで、延伸方向に平行な方向の少なくとも一方の引張破断伸びが5%未満の場合、光学フィルムを製造する際、あるいは耐久性試験の際に光学フィルムに割れが発生する場合があり、生産性や品質の安定性が低下する問題がある。そして、本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、それぞれの延伸方向に平行な方向でのフィルム面内の引張破断伸びがそれぞれ5%以上との要件を満足することにより、フィルム面内の任意の方向の靱性(伸び)が優れた光学フィルムとなるものである。
【0028】
本発明に用いられる高靱性逐次2軸延伸光学フィルム用樹脂組成物の調整方法としては、共重合体(a)及びアクリロニトリル−スチレン系共重合体(b)からなる樹脂組成物を得ることが可能であれば如何なる方法を用いてもよく、例えばインターナルミキサーや押出機など混練機により加熱溶融混練することにより調整する方法、溶剤を用い溶液ブレンドにより調整する方法、等を挙げることができる。また、その際には、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて必要に応じて熱安定剤、紫外線安定剤などの添加剤や可塑剤を配合していてもよく、これら添加剤や可塑剤としては通常樹脂材料用として公知のものを使用してもよい。
【0029】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、負の複屈折性を示す高靱性光学フィルムとして用いられるものであり、特に負の複屈折性を示す位相差フィルムとして用いることが好ましい。
【0030】
以下に、本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムの製造方法について、具体的例示に基づき説明する。
【0031】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、上記した式(i)で表されるα−オレフィン残基単位:上記の式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位=49:51〜35:65、好ましくは45:55〜35:65からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)15〜70重量%、及び標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)85〜30重量%からなる樹脂組成物よりなるものであり、例えば該樹脂組成物をフィルム成形に供し、フィルムとし、該フィルムを逐次2軸延伸加工に供する事により高靱性逐次2軸延伸光学フィルムとすることができる。
【0032】
その際のフィルム成形法としては、例えば溶融押出成形法、溶液流延法(溶液キャスト法と称する場合もある。)などの成形法によりフィルムを得ることができる。
【0033】
以下に、溶融押出成形法によるフィルム化に関し詳細に説明する。
【0034】
上記した樹脂組成物を例えばT型ダイスと称されるような薄いダイスを装着した一軸押し出し機、二軸押し出し機等の押し出し機に供し、加熱溶融を行いながら該ダイスの隙間を通して押し出し、得られるフィルムの引き取りを行うことにより任意の厚みを有するフィルムとすることができる。この際、フィルム成形に際しては、成形時のガス発泡などによる外観不良を抑制するために、樹脂組成物を予め80〜130℃の温度範囲にて加熱乾燥を行うことが望ましい。また、所望のフィルム厚みと光学純度に応じて異物を濾過するためのフィルターを設置し、溶融押出成形を行うことが望ましい。さらに、溶融状態のフィルムを効率よく冷却固化し、外観に優れるフィルムを効率よく製造するために低温度金属ロールやスチールベルトなどを設置し、溶融押出成形を行うことが望ましい。
【0035】
溶融押出成形条件としては、加熱、剪断応力によって樹脂組成物が溶融流動するTgよりも十分に高い温度にて剪断速度1000sec−1未満の条件で溶融押出成形を行うことが望ましい。
【0036】
また、フィルムを溶融押出成形する際には、得られたフィルムを延伸加工に供し光学フィルムとする際に3次元屈折率の関係が安定した光学フィルムが効率よく得られることから、フィルムの流動方向、幅方向及び厚み方向の分子鎖配向度ができるだけ一様となる条件制御を行うことが好ましく、そのような方法としては、広く知られる成形加工技術を用いることができる。例えばダイスから吐出する樹脂組成物を位置によって均一にする方法、吐出後のフィルム冷却工程を均一にする方法及びこれに関する装置などを用いることができる。
【0037】
以下に、溶液キャスト法によるフィルム化に関し詳細に説明する。
【0038】
上記した樹脂組成物に対し可溶性を示す溶剤に該樹脂組成物を溶解させて溶液とし、該溶液を流延した後、溶剤を除去することによりフィルムとすることができる。また、その際の溶剤としては、樹脂組成物が可溶性を示す溶剤であれば如何なるものでもよい。
【0039】
溶液キャスト法による基材の乾燥においては、加熱条件の設定により、フィルム内に気泡又は内部空隙を形成しないように行うことが重要であり、後に続く2次成形加工である延伸加工操作時点にて残留溶剤濃度が2wt%以下であることが望ましい。また、延伸加工後に得られるフィルムに均一な負の複屈折性を発現させるためには、1次成形加工により得られたフィルムに不均一な配向や残留歪みがなく、光学的に等方性であることが望ましく、そのような方法として溶液キャスト法が好ましい。
【0040】
そして、溶融押出成形法、溶液キャスト法等の成形法により得られたフィルムを逐次2軸延伸加工に供し共重合体の分子鎖を配向させることにより、本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを製造することができる。
【0041】
逐次2軸延伸を行なう際には、フィルム面内の任意の方向の靱性(伸び)が優れる負の複屈折性を有する光学フィルムとなることから、(a)x軸方向及びy軸方向のそれぞれの延伸倍率1.1〜5.5倍、好ましくは1.2〜4.8倍、(b)x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=1.1〜5、好ましくは1.2〜4、のそれぞれの条件下で行うことが好ましい。なお、ここで、x軸方向とは逐次2軸延伸を行う際のフィルム面内の一延伸方向を示し、y軸方向とは該x軸方向に直交するフィルム面内のもう一方の延伸方向を示す。
【0042】
そして、効率よく負の複屈折性を示すことで位相差フィルムとして適した高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを生産効率よく製造することが可能となることから、上述の該樹脂組成物のTg−20℃〜Tg+20℃の範囲内で逐次2軸延伸加工を行うことが好ましい。ここで、Tgとはガラス転移温度を指すものであり、示差走査型熱量計(DSC)などにより測定することが可能である。
【0043】
また、延伸を行なう際の延伸条件である延伸温度、延伸速度などは本発明の目的を達成できる限りにおいて適宜選択を行えばよい。
【0044】
なお、本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルム、特に位相差フィルムにおいては、位相差量を用いることにより複屈折特性を把握することが可能である。ここでいう位相差量の定義は、当該樹脂組成物からなるフィルムである場合、逐次2軸延伸加工することにより得られるフィルムの面内方向であるx1軸方向及びy1軸方向、面外方向であるz1軸方向の3次元屈折率であるnx1、ny1、nz1の差分に該フィルム厚み(d)を乗した値として表すことができる。この場合、屈折率の差分として、具体的にはフィルム面内の屈折率の差分;nx1−ny1、フィルム面外の屈折率の差分;nx1−nz1,ny1−nz1を挙げることができる。そして、光学特性を位相差量で評価する際には、フィルム面内位相差量;Re又はRexy=(nx1−ny1)d、フィルム面外位相差量;Re又はRexz=(nx1−nz1)d,Re又はReyz=(ny1−nz1)d、等として表すことも有効である。また、逐次二軸延伸配向させてなる光学フィルムは、延伸方向をフィルム面内のx1軸及びy1軸とし、これらと直交するフィルム面外の垂直方向をz1軸とした場合、3次元屈折率の関係nz1>ny1≧nx1又はnz1>nx1≧ny1となる負の複屈折性を示す光学フィルムとなる。
【0045】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて必要に応じて熱安定剤、紫外線安定剤などの添加剤や可塑剤を配合されたものであってもよく、これら可塑剤や添加剤としては樹脂材料用として公知のものを使用することができる。また、本発明の負の複屈折性を示す高靱性逐次2軸延伸光学フィルムにおいては、該高靱性光学フィルムの表面を保護することを目的としてハードコートなどを施していてもよく、ハードコート剤として公知のものを用いることができる。
【0046】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、屈折率が1.50以上であることが好ましく、LCDなどの光学デバイス製造上及び光学デバイスとしての実用耐熱性の面からTgが120℃以上を示すものであることが好ましい。
【0047】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、単独での使用以外に、同種光学材料及び/又は異種光学材料と積層して用いることによりさらに光学特性を制御したものとすることができる。この際に積層される光学材料としては、ポリビニルアルコール/色素/アセチルセルロースなどの組み合わせからなる偏光板、ポリカーボネート製延伸配向フィルムなどを挙げられるがこれに制限されるものではない。
【0048】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、液晶表示素子用の光学補償部材として好適に用いられる。そのようなものとしては、例えばSTN型LCD、TFT−TN型LCD、OCB型LCD、VA型LCD、IPS型LCDなどのLCD用の位相差フィルム;1/2波長板;1/4波長板;逆波長分散特性フィルム;光学補償フィルム;カラーフィルター;偏光板との積層フィルム;偏光板光学補償フィルムなどが挙げられる。また、本発明の応用としての用途はこれに制限されるものではなく、負の複屈折性を利用する場合には広く利用できる。
【発明の効果】
【0049】
本発明の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、耐熱性、力学特性、特に靱性に優れ、負の複屈折性を示す光学フィルムに好適に用いることができる。
【実施例】
【0050】
以下に、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。各物性値の測定方法を以下に示す。
【0051】
〜ガラス転移温度の測定〜
示差走査型熱量計(セイコー電子工業(株)製、商品名DSC2000)を用い、10℃/min.の昇温速度にて測定した。
【0052】
〜重量平均分子量の測定〜
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)(東ソー(株)製、商品名HLC−802A)を用い測定した溶出曲線により、標準ポリスチレン換算値として重量平均分子量(Mw)を測定した。
【0053】
〜3次元屈折率の測定〜
試料傾斜型自動複屈折計(王子計測機器(株)製、商品名KOBRA−WR)を用い、測定波長を589nmとして、入射角0°の時の位相差値、及び遅相軸方向に試料を傾斜させて測定した入射角40°の時の位相差値より3次元屈折率を算出した。
【0054】
〜引張破断伸びの測定〜
ASTM D882に準拠し、フィルムの逐次2軸延伸方向の一延伸方向をx軸方向とし、該x軸方向に直交するもう一方の延伸方向をy軸として、これら軸と平行する方向の引張破断伸びを測定した。
【0055】
合成例1(N−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体の調製例)
ステンレス製オートクレーブにN−フェニルマレイミド300重量部、t−ブチルパーオキシピバレート1.0重量部及びメチルエチルケトン660重量部を仕込み、窒素で数回パージした後、液化イソブテン112重量部を仕込み、60℃で8時間重合を行った。反応終了後の溶液を室温まで冷却した後、メタノールに徐々に添加して再沈澱処理を行い、次いでろ過、乾燥することにより共重合体を得た。
【0056】
H−NMR測定により生成した共重合体はN−フェニルマレイミド残基単位:イソブテン残基単位=57/43(モル比)のN−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体(以下、共重合体A(1)と記す。)であることを確認した。また、重量平均分子量は170000であり、ガラス転移温度は209℃であった。
【0057】
合成例2(N−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン共重合体の調製例)
ステンレス製オートクレーブにN−(2−メチルフェニル)マレイミド335重量部、t−ブチルパーオキシピバレート1.9重量部及びメチルエチルケトン610重量部を仕込み、窒素で数回パージした後、液化イソブテン111重量部を仕込み、60℃で8時間重合を行った。反応終了後の溶液を室温まで冷却した後、メタノールに徐々に添加して再沈澱処理を行い、次いでろ過、乾燥することにより共重合体を得た。
【0058】
H−NMR測定により生成した共重合体はN−(2−メチルフェニル)フェニルマレイミド残基単位:イソブテン残基単位=59:41(モル比)のN−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン共重合体(以下、共重合体A(2)と記す。)であることを確認した。また、重量平均分子量は150000であり、ガラス転移温度は215℃であった。
【0059】
合成例3(N−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体の調製例)
ステンレス製オートクレーブにN−フェニルマレイミド323重量部、t−ブチルパーオキシピバレート1.5重量部及びメチルエチルケトン606重量部を仕込み、窒素で数回パージした後、液化イソブテン105重量部を仕込み、60℃で8時間重合を行った。反応終了後の溶液を室温まで冷却した後、メタノールに徐々に添加して再沈澱処理を行い、次いでろ過、乾燥することにより共重合体を得た。
【0060】
H−NMR測定により生成した共重合体はN−フェニルマレイミド残基単位:イソブテン残基単位=60/40(モル比)のN−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体(以下、共重合体A(3)と記す。)であることを確認した。また、重量平均分子量は140000であり、ガラス転移温度は220℃であった。
【0061】
合成例4(N−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体の調製例)
ステンレス製オートクレーブにN−フェニルマレイミド43重量部、t−ブチルパーオキシピバレート0.2重量部及びメチルエチルケトン750重量部を仕込み、窒素で数回パージした後、液化イソブテン140重量部を仕込み、60℃で8時間重合を行った。反応終了後の溶液を室温まで冷却した後、メタノールに徐々に添加して再沈澱処理を行い、次いでろ過、乾燥することにより共重合体を得た。
【0062】
H−NMR測定により生成した共重合体はN−フェニルマレイミド残基単位:イソブテン残基単位=50/50(モル比)のN−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体(以下、共重合体A(4)と記す。)であることを確認した。また、重量平均分子量は190000であり、ガラス転移温度は192℃であった。
【0063】
合成例5(N−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体の調製例)
ステンレス製オートクレーブにN−フェニルマレイミド369重量部、t−ブチルパーオキシピバレート2.2重量部及びメチルエチルケトン606重量部を仕込み、窒素で数回パージした後、液化イソブテン72重量部を仕込み、60℃で8時間重合を行った。反応終了後の溶液を室温まで冷却した後、メタノールに徐々に添加して再沈澱処理を行い、次いでろ過、乾燥することにより共重合体を得た。
【0064】
H−NMR測定により生成した共重合体はN−フェニルマレイミド残基単位:イソブテン残基単位=66/34(モル比)のN−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体(以下、共重合体A(5)と記す。)であることを確認した。また、重量平均分子量は82000であり、ガラス転移温度は235℃であった。
【0065】
調整例(偏光板の調製)
偏光膜としてポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて延伸した厚み20μmのフィルムを用い、該偏光膜の両面に透明保護フィルムとして厚み40μmのセルローストリアセテートフィルムを接着剤を介して積層して偏光板(1)を得た。
【0066】
実施例1
合成例1により得られた共重合体A(1)を25重量%、アクリロニトリル−スチレン共重合体(旭化成ケミカルズ(株)製、商品名スタイラック727、重量平均分子量=130000、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位(重量比)=38:62)(以下、共重合体B(1)と記す。)を75重量%の割合で配合し、30mmφ2軸押出機(株式会社日本製鋼所製、商品名TEX30)に供して押出し、樹脂組成物を得た。
【0067】
次いで、得られた樹脂組成物を該樹脂組成物の濃度が25重量%となるように塩化メチレンに溶解し、塩化メチレン溶液を調整した。そして、溶液流延法のフィルム製造ラインを用いてフィルムの連続製造を行ない、厚みが約100μmのフィルムを得た。この際、該塩化メチレン溶液は、ポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、PETフィルムと記す。)上に流延した。また、乾燥炉の温度は第1乾燥炉を40℃、第2乾燥炉を80℃、第3乾燥炉を120℃に設定した。
【0068】
引き続き、延伸温度を樹脂組成物のガラス転移温度プラス10℃とし、延伸速度100%/分の条件で、得られたフィルムをx軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=3の条件下逐次2軸延伸することにより高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを得た。得られた高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは負の複屈折性を示し、x軸方向及びy軸方向の靱性、及び耐熱性に優れるものであった。本高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを用いて物性を測定した結果を表1に示す。
【0069】
次に、実施例1で得られた高靱性逐次2軸延伸光学フィルムの片面を、アクリル系粘着剤を介して、調整例で得られた偏光板(1)と貼合し、更に該光学フィルムの他方の面をアクリル系粘着剤を介してガラスと貼合し、耐久性試験を行った。耐久性試験は−40℃と85℃にそれぞれ30分ずつ保持するサイクルを200回繰り返し、光学フィルムの割れを観察し耐久性を評価した。その結果、高靱性逐次2軸延伸光学フィルムに割れは観察されなかった。
【0070】
実施例2
x軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=3の条件下逐次2軸延伸を行う代わりに、x軸方向に延伸倍率2.4倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=2の条件下逐次2軸延伸を行った以外は、実施例1と同様の方法により高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを得、その評価を行なった。
【0071】
得られた高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、負の複屈折性を示し、x軸方向及びy軸方向の靱性、及び耐熱性に優れるものであった。本高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表1に示す。
【0072】
実施例3
x軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=3の条件下逐次2軸延伸を行う代わりに、x軸方向に延伸倍率3.9倍、y軸方向に延伸倍率1.3倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=3の条件下逐次2軸延伸を行った以外は、実施例1と同様の方法により高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを得、その評価を行なった。
【0073】
得られた高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、負の複屈折性を示し、x軸方向及びy軸方向の靱性、及び耐熱性に優れるものであった。本高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表1に示す。
【0074】
実施例4
x軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=3の条件下逐次2軸延伸を行う代わりに、x軸方向に延伸倍率1.5倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=1.25の条件下逐次2軸延伸を行った以外は、実施例1と同様の方法により高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを得、その評価を行なった。
【0075】
得られた高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、負の複屈折性を示し、x軸方向及びy軸方向の靱性、及び耐熱性に優れるものであった。本高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表1に示す。
【0076】
実施例5
共重合体A(1)25重量%、共重合体B(1)75重量%とし、x軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=3の条件下逐次2軸延伸を行う代わりに、共重合体A(1)40重量%、共重合体B(1)60重量%とし、x軸方向に延伸倍率2.4倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=2の条件下逐次2軸延伸を行った以外は、実施例1と同様の方法により高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを得、その評価を行なった。
【0077】
得られた高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、負の複屈折性を示し、x軸方向及びy軸方向の靱性、及び耐熱性に優れるものであった。本高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表1に示す。
【0078】
実施例6
共重合体A(1)25重量%、共重合体B(1)75重量%とし、x軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=3の条件下逐次2軸延伸を行う代わりに、共重合体A(1)60重量%、共重合体B(1)40重量%とし、x軸方向に延伸倍率2.4倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=2の条件下逐次2軸延伸を行った以外は、実施例1と同様の方法により高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを得、その評価を行なった。
【0079】
得られた高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、負の複屈折性を示し、x軸方向及びy軸方向の靱性、及び耐熱性に優れるものであった。本高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表2に示す。
【0080】
実施例7
共重合体A(1)25重量%の代わりに合成例2で得られた共重合体A(2)25重量%とした以外は、実施例1と同様の方法により高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを得、その評価を行なった。
【0081】
得られた高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、負の複屈折性を示し、x軸方向及びy軸方向の靱性、及び耐熱性に優れるものであった。本高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表2に示す。
【0082】
実施例8
共重合体A(1)25重量%の代わりに合成例3で得られた共重合体A(3)25重量%とした以外は、実施例1と同様の方法により高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを得、その評価を行なった。
【0083】
得られた高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、負の複屈折性を示し、x軸方向及びy軸方向の靱性、及び耐熱性に優れるものであった。本高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表2に示す。
【0084】
実施例9
共重合体B(1)75重量%の代わりにアクリロニトリル−スチレン共重合体(ダイセルポリマー(株)製、商品名セビアン080、重量平均分子量=130000、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位(重量比)=30:70)(以下、共重合体B(2)と記す。)75重量%とした以外は、実施例1と同様の方法により高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを得、その評価を行なった。
【0085】
得られた高靱性逐次2軸延伸光学フィルムは、負の複屈折性を示し、x軸方向及びy軸方向の靱性、及び耐熱性に優れるものであった。本高靱性逐次2軸延伸光学フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表2に示す。
【0086】
比較例1
x軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=3の条件下逐次2軸延伸を行う代わりに、x軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向を自由幅として1軸延伸を行った以外は、実施例1と同様の方法によりフィルムを得、その評価を行なった。
【0087】
得られたフィルムはy軸方向の靱性に劣るものであり、耐久性試験で割れが観察された。
本フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表2に示す。
【0088】
比較例2
x軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=3の条件下逐次2軸延伸を行う代わりに、x軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向に延伸倍率1.0倍で幅拘束1軸延伸を行った以外は、実施例1と同様の方法によりフィルムを得、その評価を行なった。
【0089】
得られたフィルムはy軸方向の靱性に劣るものであり、耐久性試験で割れが観察された。
本フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表3に示す。
【0090】
比較例3
共重合体A(1)25重量%の代わりに合成例4で得られた共重合体A(4)25重量%とした以外は、実施例1と同様の方法によりフィルムを得、その評価を行なった。
【0091】
得られたフィルムはx軸方向、及びy軸方向の靱性に劣るものであり、耐久性試験で割れが観察された。本フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表3に示す。
【0092】
比較例4
共重合体A(1)25重量%の代わりに合成例5で得られた共重合体A(5)25重量%とした以外は、実施例1と同様の方法によりフィルムを得、その評価を行なった。
【0093】
得られたフィルムはx軸方向、及びy軸方向の靱性に劣るものであり、耐久性試験で割れが観察された。本フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表3に示す。
【0094】
比較例5
共重合体A(1)25重量%、共重合体B(1)75重量%の代わりに共重合体A(1)10重量%、共重合体B(1)90重量%とした以外は、実施例1と同様の方法によりフィルムを得、その評価を行なった。
【0095】
得られたフィルムは耐熱性に劣るものであった。本フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表3に示す。
【0096】
比較例6
共重合体A(1)25重量%、共重合体B(1)75重量%とし、x軸方向に延伸倍率3.6倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=3の条件下逐次2軸延伸を行う代わりに、共重合体A(1)75重量%、共重合体B(1)25重量%とし、x軸方向に延伸倍率2.4倍、y軸方向に延伸倍率1.2倍、x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=2の条件下逐次2軸延伸した以外、実施例1と同様の方法によりフィルムを得、その評価を行なった。
【0097】
得られたフィルムはy軸方向の靱性に劣るものであり、耐久性試験で割れが観察された。本フィルムを用いて物性を測定した結果、及び耐久性試験の結果を表3に示す。
【0098】
【表1】

【0099】
【表2】

【0100】
【表3】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記の式(i)で表されるα−オレフィン残基単位:下記の式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位=49:51〜35:65(モル比)からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)15〜70重量%、及び標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)85〜30重量%からなる逐次2軸延伸フィルムであって、それぞれの延伸方向に平行な方向でASTM D882に準拠して測定したフィルム面内の引張破断伸びがそれぞれ5%以上であることを特徴とする高靱性逐次2軸延伸光学フィルム。
【化1】

(ここで、R1、R2、R3はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
【化2】

(ここで、R4、R5はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、R6、R7、R8、R9、R10はそれぞれ独立して水素、ハロゲン系元素、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、シアノ基、ニトロ基又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基である。)
【請求項2】
請求項1に記載の高靱性逐次2軸延伸光学フィルムよりなることを特徴とする位相差フィルム。
【請求項3】
上記の式(i)で表されるα−オレフィン残基単位:上記の式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位=49:51〜35:65(モル比)からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)15〜70重量%、及び標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)85〜30重量%からなるフィルムを、下記(a)及び(b)の条件下逐次2軸延伸してなることを特徴とする高靱性逐次2軸延伸光学フィルムの製造方法。
(a)x軸方向及びy軸方向のそれぞれの延伸倍率1.1〜5.5倍。
(b)x軸方向の延伸倍率/y軸方向の延伸倍率=1.1〜5。
(ここで、x軸方向は逐次2軸延伸を行う際のフィルム面内の一延伸方向を示し、y軸方向は該x軸方向に直交するフィルム面内のもう一方の延伸方向を示す。)

【公開番号】特開2009−25711(P2009−25711A)
【公開日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−190814(P2007−190814)
【出願日】平成19年7月23日(2007.7.23)
【出願人】(000003300)東ソー株式会社 (1,901)
【Fターム(参考)】